Solutions

EXERCICE DE CIRCUITS ACTIFS
Le transistor bipolaire en commutation
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Répondez aux questions clairement.
Trouvez la tension et le courant à chaque composante.
Indiquez les valeurs finales sur le schéma.
Indiquez le sens du courant à l’aide de flèches ainsi que la polarité aux bornes de chaque
composante.
Prenez un ßmin de 100 et un Vbe de 0.7V pour les numéros comportant des transistors.
Problème #1
Trouvez la tension et le courant à chaque composante, pour SW1 ouvert et fermé.
Quel est l'effet de SW1 sur Vout ?
Problème #2
Trouvez les tensions de sorties (Vout)
pour Vin = 0V et Vin = +12V.
Trouvez la tension d’activation minimum
c.-à-d. celle qui commence à produire un
changement à la sortie.
Problème #3
Trouvez les différentes tensions Vo pour Q1 "on" et pour Q1 "off ". Trouvez la valeur de Vin qui
fait commencer à conduire Q1et calculez les valeurs de R4 et R5 appropriés.
Problème #4
Analysez. Le circuit est-il bien conçu ?
Problème #5
Trouvez la tension et le courant à
chaque composante ainsi que Vout,
pour Vin = 0V et 5V.
Trouvez le Vih, Vil, Iih, Iil.
Problème #6
Produisez un circuit pouvant allumer un L.E.D. avec un courant de 20mA à partir de la
sortie d’un 74LS04 au niveau haut.
Problème #7
Allumez une lampe 120Vac 100W à l'aide d'un relais, à partir d'une sortie TTL (74LS04)
niveau bas.
Choisissez des composants standard. Notez les spécifications et le boîtier.
Prenez un relais avec bobine de 12V et un contact 120Vac.
Solutions
#1
#2
Dans ce circuit, le transistor agit comme un interrupteur. Lorsqu’il conduit, les résistances R3 et
R2 sont en parallèles, si l’on considère Vcesat (0.1V ou 0.2V) comme négligeable. La tension de
sortie subit alors une baisse. La tension minimale d’activation est de 0.7V.
#3
Lorsque Q1="On" c.-à-d. saturé , Vce  0.1V
est négligeable.
Le Courant Ic sera alors VR3/R3
VR3 = (22V x 3k//10k)/(10k+3k//10k) = 4.1V
Ic = 4.1V / 3k = 1.37mA
Ibmax (Pire cas) = 1.37mA /50 = 27.3uA
Pour une tension Vbe stable en fonction de
Ib: IR4 >> Ib IR4 = 10 x 27.3uA = 0.270mA
prenons 1 mA ce qui n'est pas excessif.
R5/R4 = 9.3V/0.7 = 13.29
R4+R5 = 10V/1mA = 10K
R4+13.29R4 = 10K => R4 =700 =>750 std
R5=750 x 13.29 = 9967.5
R5 =>10K std
Vbe = 10V x 750/10750 = 0.697V  0.7V OK !
Lorsque le transistor est éteint, aucun courant
ne
circule dans le transistor.
La tension de sortie est alors déterminée par
R1 et R2.
#4
On peut voir que circuit possède une gamme de tensions différente à la sortie qu’à
l’entrée du circuit. On peut utiliser ce circuit pour transposer une gamme de tension .
#5
Comme dans le numéro précédent, ce circuit sert de convertisseur de niveaux. Il est une
version bien simplifié du MC1489. On utilise ce circuit pour convertir un signal de niveau
TTL (0 à 5V) en un signal RS232 (+12V à –12V). Notez que ce circuit est également
inversant.
Iil = (12-0.7)/8.2k
Iih = 0 Car la diode ne conduit pas
#6
Examinons tout d’abord les niveaux de sorties d’un 74LS04. On trouvent l’information
suivante dans la fiche signalétique du 74LS04 :
Voh = 2.5V minimum pour un courant de –0.4mA, Vol = 0.4V pour un courant de 4mA.
Le signe négatif (-) nous indique que le courant sort de la pièce.
Évidement, aucun de ces courants n’est suffisant pour alimenté un LED à 20mA, on doit
donc utiliser un transistor pour amplifier.
Plusieurs solutions sont possibles. Voici une de ces solutions.
R2 = ( 5V – VD1 - Vcesat ) / 20mA = ( 5V –2V – 0.2V ) / 20mA =140  = 150  std
Ic = ( 5V – VD1 - Vcesat ) / 150 = 2.8V / 150 = 18.7mA
Ib = ( 2.5V – 0.7V ) / 4.7K = 382uA
Dans ce cas, Q1 doit posséder un  > 18.7mA / 382uA soit  > 48.8 !
#7
Pour Voh (2.5V) :
Pour Vol (0.8V):
La diode Zener possède une tension de 10V et est toujours polarisée.
Lorsque la tension à la sortie du 74LS04 est au niveau bas (0.8V et moins), la tension
entre la Zener et R1 tombe à 10.8V ( <11.3V), le transistor ne conduit plus et coupe le
relais. Ce dernier étant N.O. « normaly open » coupe la courant à la lampe.